第三章 电动汽车储能元件.pptVIP

第三章 电动汽车储能元件 一、蓄电池 铅酸蓄电池 　　铅酸蓄电池已有１００多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池，目前约有８％～９０％的采用率。它可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高。 重要指标 比能量 W·h／kg 比功率 W／kg 循环使用寿命 最大充放点比率 镍镉电池　　目前，镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池其比能量可达55W·h／kg，比功率超过190W／kg，可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4－5倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能色量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。使用中要注意做好回收工作，以免重金属镉成环境污染。 记忆效应 镍氢蓄电池 　　镍氢蓄电池和镍镉蓄电池一样，也属于碱性电池，其特性和镍镉蓄电池相似，不过镍氢蓄电池不含镉、铜，不存在重金属污染问题。其比能量达75－80W·h/kg，比功率达160－230W／kg。估计随着镍氢蓄电池技术的发展，其比能量可超过80w·h／kg，循环使用寿命可超过2000次，远景价格可降至150美元/Kw·h。 无记忆效应 锂电池 锂电池的种类繁多，常见的有锂离子电池、高温锂熔直盐电池、锂聚合物电池和锂聚合物固体电解质电池等，锂离子电池比能量的理论值为570W·h／kg，它目前达到的性能指标是：比能量为100w·h／kg，比功率200w/kg，循环使用寿命为1200次，充电时间2－4小时。 问题 　 (1)蓄电量小，充电后续驶里程短。 ?　　(2)充电时间长，一般充电时间需4～8h，使用极为不便；?　　(3)单位装备质量的电荷量太小，使电动汽车自身装备质量大。从而影响加速性能和最大车速的提高，无法与燃油汽车相抗衡；?　　(4)使用寿命短。 钠硫蓄电池　　比能量达109W·h／kg，循环使用寿命1200次2300km。钠硫蓄电池主要存在高温腐蚀严重，电池寿命较短。性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。　　 金属空气电池 锌空气电池　　锌空气电池正极板由金属网集电器、活性层等组成的薄空气电极；负极板是纯锌，电解液为氢氧化钾水溶液。放电时，正极板上的反应为：O2＋2H2O＋4e→4OH－，极板锌的氧化过程为：Zn＋2OH－→ZnO＋H2O＋2e；充电时按上述过程反向进行。蓄电池总的反应为： 　　锌空气电池的潜在比能量在200w·h/kg左右。美国DEMI公司为电动汽车开发的锌空气电池的比能量已达160W·h／kg左右，但它目前尚存在寿命短、比功率小、不能输出大电流及难以充电等缺点。美国的CRX电动汽车装的就是锌空气电池，该车为弥补它的不足，还装有镍镉蓄电池以帮助汽车起运和加速CRX车的锌空气电池组质量为340kg，充足电后可存储45kw·h的能量，同时装备CRX的重达159kg的镍镉蓄电池充足电后有4kw·h能量。充电12分钟可使CRX电动汽车行驶65km，充电一小时则可行驶160km。 飞轮电池　　飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。 当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。 当飞轮电池输出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电他的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高(高达200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能呈可达150W·h／kg，比功率达5000-10000W／kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用研制的飞轮电池成功地把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车，一次充电可行驶600km，由到96km／h加速度时间为6．5秒。 燃料电池　　燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。它不经历热机过程，不受热力循环限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100％，实际效率已达60％~80％，是普通内燃机热效率的2—3倍。 二、电池的特点与特性 铅酸电池的原理与结构?　　铅酸电池是利用浸